A.O.I

Kas ir AOI?
AOI nozīmē Automātisko Optisko Pārbaudi, kritisku kvalitātes kontroles tehnoloģiju, kas plaši tiek izmantota PCB un PCBA ražošanas procesos. Tā izmanto augstas izšķirtspējas kamerās, optiskos sensorus un mašīnvīzijas algoritmus, lai bez fiziska kontaktēšanās automātiski atklāj kļūdas uz elektronisko shēmu plates.

Kā darbojas AOI: Pārbaudes process
Automātiskā optiskās inspicēšanas (AOI) sistēma darbojas kā bezkontakta, redzes vadīta kvalitātes kontroles sistēma PCB/PCBA ražošanai, balstoties uz augstas izšķirtspējas attēlu iegūšanu, inteligentiem algoritmiem un atsauces datu salīdzināšanu, lai noteiktu virsmas defektus. Tās inspicēšanas process ievēro četrus pamata secīgus soļus, nodrošinot precizitāti un konsekvenci visās ražošanas līnijās.

Pirms inspicēšanas iestatīšana un kalibrēšana
Pirms sākot plāksnes skenēšanu, AOI sistēmai ir nepieciešams konfigurēt parametrus, lai atbilstu konkrētajam PCB/PCBA dizainam:
Ielādēt atsauces datus: importēt mērķa plāksnes CAD dizaina failu vai izmantot zelta paraugu — verificētu bezdefektu plāksni — kā inspicēšanas atskaites bāzi. Sistēma kartē galvenos parametrus: komponentu atrašanās vietas, kontaktlauciņu izmērus, lodēšanas savienojumu formas un vadu izkārtojumus.
Optiskā parametra kalibrēšana: Regulējiet apgaismojuma apstākļus, lai izceltu dažāda veida defektus. Piemēram, sānu apgaismojums atklāj lodējumu augstumu, savukārt aizmugures apgaismojums konstatē pārtrauktus vados. Kalibrējiet kameras fokusu un izšķirtspēju, lai ierakstītu blīvu vai miniatūru komponentu mazos detaļas.
Iestatiet pieļaujamās novirzes sliekšņus: Definējiet pieļaujamās noviržu robežas komponentu novietojumam, lodēšanas tilpumam un polaritātei. Tas novērš kļūdainus trauksmes signālus, vienlaikus nodrošinot, ka tiek atzīmēti kritiski defekti.

Attēla iegūšana
AOI mašīna skenē PCB/PCBA virsmu, lai iegūtu vizuālos datus augstā kvalitātē:
Plāksne tiek nogādāta inspekcijas zonā ar automātisku transportlentu, nodrošinot stabilu pozicionēšanu.
Augstas ātrdarbības rūpnieciskās kameras uzņem attēlus no vairākām leņķīm (2D vai 3D, atkarībā no AOI modeļa). 3D AOI izmanto lāzera skenēšanu, lai izmērītu augstumu, kas ļauj precīzāk noteikt lodējumu tilpumu un komponentu koplanaritāti.
Sistēma savieno atsevišķus attēlus vienotā, augstas izšķirtspējas kartē visai plates virsmai, lai nodrošinātu pilnu pārbaudi.

Attēlu analīze un defektu noteikšana

Šis ir galvenais solis, kurā sistēma identificē novirzes, veicot intelektuālu salīdzinājumu:
· Pikseļu salīdzinājums: Uzņemtais plates attēls tiek salīdzināts ar iepriekš ielādēto referenci. Algoritms analizē atšķirības pikseļu blīvumā, formā, pozīcijā un krāsā.
· Defektu identifikācija: Novirzes, kas pārsniedz iepriekš noteiktos pieļaujamības sliekšņus, tiek klasificētas kā iespējamie defekti. Bieži sastopamās problēmas ietver:
· Komponentu saistītas: Trūkstošas detaļas, polaritātes apgriešana, nevietā novietošana vai nepareizi komponentu tipi.
· Piedures saistītas: Piedures tiltiņi, nepietiekama piedure, auksta piedure vai tā saucamais "tombstoning".
· PCB saistītas: Vadiņu skrāpējumi, trūkstoši kontaktlauciņi vai silkrāfeta kļūdas.
· 3D AOI uzlabošana: 3D sistēmas pievieno augstuma mērījumu analīzi, atšķirot pieļaujamus lodēšanas līnijas filērus no kļūdām, piemēram, nepietiekamā vai pārāk daudz lodēšanas materiāla, kuras 2D AOI varētu izlaist.

Kļūdu ziņošana un darbība

Pēc analīzes sistēma ģenerē rezultātus, kurus var izmantot ražošanas komandām:
· Kļūdu klasifikācija un atzīmēšana: AOI kārtī kļūdas pēc smaguma pakāpes un atzīmē točno atrašanās vietu uz dēļa kartē. Būtiskas kļūdas izraisa nekavējotu brīdinājumu.
· Datiem reģistrēšana un ziņošana: tiek saglabāti detalizēti pārbaudes ziņojumi, tostarp kļūdu tipi, atrašanās vietas un rašanās biežums. Šie dati atbalsta izsekamību un palīdz inženieriem identificēt atkārtotas problēmas, lai optimizētu SMT montāžas procesu.
· Pēcpārbaudes apstrāde: dēļa tiek novirzīts uz remonta staciju kļūdu labošanai vai nodots uz nākamo ražošanas posmu, ja nav konstatētas kļūdas.

Galvenie pielietojuma posmi PCBA ražošanā

AOI tiek izmantots vairākās pārbaudes vietās, lai nodrošinātu pilna procesa kvalitātes kontroli:
· Pirmsreflowa AOI: Pārbauda komponentu uzstādīšanas precizitāti, polaritāti un klātbūtni pirms lodēšanas, novērnoties, ka kļūdaini komponenti nenonāk reflow ceļā.
· Pēcreflowa AOI: Visbiežāk lietotā lietojumprogramma, pārbauda lodēšanas savienojumu kvalitāti un komponentu integritāti pēc reflow lodēšanas.
· Pēcmontāžas AOI: Veic galīgo PCBA pārbaudi, lai nodrošinātu tā atbilstību dizaina un nozares standartiem pirms piegādes.

Ko pārbauda AOI?
Automātiskā optiskā pārbaude ir bezkontakta kvalitātes kontroles rīks PCB/PCBA ražošanā, kas paredzēts, lai noteiktu virsmas defektus, salīdzinot dēļa attēlus ar paraugiem vai CAD datiem. Tās pārbaudes aptver trīs galvenās kategorijas dažādos ražošanas posmos:

PCB Bāzes materiāla defekti

Pirms komponentu montāžas, AOI pārbauda tukšo PCB strukturālās integritāti:
· Vadi defekti: Zīmogi, pārrāvi (atvērti ķēdes), īssavienojumi vai nepareizi vada platumu.
· Kontaktlaukumu problēmas: Trūkstoši kontaktlaukumi, nepareizi izvietoti kontaktlaukumi, kontaktlaukumu oksidācija vai nelīdzeni kontaktlaukumu virsmas.
· Virsmas defekti: Saindējums, putekļa daļiņas, lodēšanas maskas nolupums vai nepareiza zīmola drukāšana (piemēram, nepareizi komponentu apzīmējumi).
· Cauruļu defekti: Nepareizi novietotas caurules, trūkstošas caurules vai pārāk lielas/mazas izurbtās caurules.

Komponentu novietošanas defekti

Pirmslodēšanas stadijā (pēc komponentu uzstādīšanas, pirms lodēšanas) AOI pārbauda komponentu precizitāti:
· Klātbūtne/nekātbūtne: Trūkstoši komponenti vai papildu (neplānoti) komponenti uz plates.
· Novietošanas kļūdas: Nepareizi orientēti komponenti, nobīdīta novietošana vai pagrieziens ārpus pieļaujamās robežas.
· Polaritātes problēmas: Apgriezta komponenta polaritāte.
· Nepareizi komponenti: Nepareiza tipa detaļa, nepareiza vērtība vai neatbilstošs iepakojuma izmērs.
· Vados defekti: Pacelti vadi, saliekti vadi vai vadi, kas nav pareizi nostiprināti uz kontaktlauciņiem.

Lodējumu savienojumu defekti

Pēc refloa posma (pēc lodēšanas), AOI fokusējas uz lodēšanas kvalitāti — visbiežāk pārbaudāmo elementu:
· Nepietiekama lodēšana: Vāji, nepilnīgi savienojumi, kas apdraud sliktu elektrisko kontaktu.
· Pārāk daudz lodēšanas materiāla: Apjomiņi savienojumi, kas var izraisīt īssavienojumus.
· Lodēšanas tilti: Nevēlami lodēšanas savienojumi starp blakus esojošām kontaktlaukām/vadiem.
· Aukstā lodēšana: Nespodzīgi, graudaini savienojumi ar vāju saistību, kas rodas nepietiekamās sildīšanas laikā refloa procesā.
· Tombstoning: Komponenta sagriešanās (viens gals paceļas no kontaktlauka) nepietiekamās lodēšanas materiāla kūšanas rezultātā.
· Lodēšanas lodītes: Mazas, izkliedētas lodēšanas daļiņas, kas var izraisīt īssavienojumus blīvās PCB.

Pēc montāžas gala pārbaudes

Pilnībā montētām PCB montāžām, AOI veic visaptverošu gala pārbaudi:
· Vispārēja montāžas pilnība un atbilstība ar projektēšanas specifikācijām.
· Komponentu bojājumi, veicot lodēšanu vai apstrādājot.
· Atbilstība nozares standartiem lodēto savienojumu un komponentu novietojuma kvalitātei.

AOI pārbaudes ir ātras, konsekventas un izsekojamas — ģenerējot detalizētus trūkumu ziņojumus, lai palīdzētu ražotājiem optimizēt ražošanas procesus un samazināt produkta atteikšanās biežumu.

AOI veidi: 2D AOI vs. 3D AOI
Priekš PCB/PCBA kvalitātes kontroles, Automātiskā optiskā inspekcija (AOI) galvenokārt tiek iedalīta 2D AOI un 3D AOI, balstoties uz attēlu veidošanas un mērīšanas principiem. Abas tehnoloģijas kalpo defektu noteikšanai, taču ievērojami atšķiras pēc precizitātes, pielietošanas scenārijiem un kodolspējām—īpaši mūsdienu augstas blīvuma, miniaturizētām shēmas kartēm.

2D AOI
Galvenais princips: Izmanto 2D plakņu attēlu veidošanas tehnoloģiju, balstoties uz augstas izšķirtspējas rūpnieciskām kamerām un daudzleņķa apgaismojumu, lai iegūtu 2D attēlus no PCB/PCBA virsmas. Defektus to atrod, salīdzinot komponentu, lodēšanas savienojumu un pēdu plakanu formu, izmēru un krāsu ar reference CAD datiem vai zelta paraugiem.
Galvenās īpašības
· Priekšrocības:
Zemas aprīkojuma izmaksas un viegla apkope, piemērots vidējiem un maziem uzņēmumiem ar pamata pārbaudes vajadzībām.
Ātra skenēšanas ātrums, ideāls standarta PCB lielapjomu ražošanas līnijām.
Efektīvs plakano defektu noteikšanai.
· Ierobežojumi:
Reģistrē tikai virsmas plakanos datus, nevar izmērīt augstumu un tilpumu. Bieži nepareizi novērtē vai palaiž garām 3D saistītos defektus.
Ir tendence radīt viltus trauksmes signālus, ja mainās apgaismojuma leņķis vai komponentu krāsa.
Mazāk efektīvs smalka piestiprinājuma komponentiem un augsta blīvuma PCB.
· Tipiski pielietojuma scenāriji
Pārbaude pirms karsēšanas zemas blīvuma PCB (komponentu klātbūtnes, polaritātes un novietojuma nobīdes pārbaude).
Vienkāršu lodējuma defektu pārbaude patēriņa elektronikas PCB.
Izmaksu jutīgas ražošanas līnijas ar pamata kvalitātes prasībām.

3D AOI
Galvenais princips: Kombinē 2D plaknes attēlveidošanu ar 3D augstuma mērīšanas tehnoloģiju (parasti lasers triangulācija vai strukturēta gaismas skenēšana). Tā projicē laseru vai strukturētu gaismu uz PCB/PCBA virsmas, aprēķina katras punkta 3D koordinātas, analizējot gaismas atstarojuma leņķi un nobīdi, un veido dēļa pilnīgu 3D modeli. Defektu noteikšana balstās gan uz plaknes pozīciju, gan augstuma/apjoma datiem.
Galvenās īpašības
· Priekšrocības:
Precīzs lodējumu augstuma, apjoma un komponentu koplanaritātes mērījums—novēršot kļūdainus brīdinājumus, ko izraisa 2D plaknes ierobežojumi. Tas precīzi var identificēt defektus, piemēram, nepietiekamu lodēšanu, pārmērīgu lodēšanu, kapsulu efektu (tombstoning) un paceltus vados.
Augsta detekcijas precizitāte šaurajiem spraugām un sarežģītiem komponentiem, kas raksturīgi automašīnu elektronikai, medicīnas ierīcēm un aviācijas PCB.
Atbalsta defektu kvantitatīvo analīzi, ļaujot optimizēt procesus, balstoties uz datiem.
· Ierobežojumi:
Augstākas aprīkojuma izmaksas un garāks skenēšanas laiks salīdziet ar 2D AOI.
Sarežģītāka kalibrācija un uzturēšana, kas prasa profesionālus tehniskos speciālistus.
· Tipiski pielietojuma scenāriji
Pēc refloa procesa inspicē paaugstinātas blīvuma un lielas precizitātes PCB.
Sarežģītu lodēšanas savienojumu (BGA, QFN) un miniaturizētu komponentu inspicē.
Ražošanas līnijas ar stingrām kvalitātes prasībām.

AOI PCB un SMT: Galvenie pielietojuma scenāriji
Automātiskā optiskā pārbaude ir neatņemama kvalitātes kontroles rīks visā PCB izgatavošanas un SMT montāžas procesos. Izmantojot to būtiskos ražošanas pārbaudes punktos, tiek nodrošināta agrīna defektu noteikšana, samazinātas pārstrādes izmaksas un uzturēta konsekva produkta kvalitāte. Zemāk ir tās galvenās pielietošanas sfēras, kategorizētas pēc ražošanas posma.

AOI lietojumi PCB izgatavošanā (tukšās plates inspekcija)
AOI tiek izmantots, lai pārbaudītu tukšo PCB strukturālo integritāti pirms komponentu montāžas, mērķējot defektus, kas radušies ēšķošanas, urīšanas un lodētās maskas uzklāšanas procesā.

Inspekcija pēc ēšķošanas
· Mērķis: Pārbaudīt vadu defektus, kas ietekmē elektrisko savienojamību.
· Atradītie defekti: atvērtas ķēdes (pārrauti vadi), īssavienojumi (nejauši vada savienojumi), novirzes no vada platuma, nepietiekama vai pārmērīga ēšķošana un trūkstoši pretlodzi.
· Vērtība: agrīnā stadijā atklāj fatālus elektriskus defektus, novēršot dārgas pārstrāšanas pēc komponentu montāžas.

Inspekcija pēc lodētās maskas un zīmola druka uzklāšanas
· Mērķis: Pārbaudīt lodētās maskas pārklājuma un zīmola druka precizitāti.
· Atradītie defekti: lodētās maskas nolupu, nepareizi novietoti lodētās maskas atveres, lodētās maskas burbuļi, nepareizi zīmola druka uzraksti un zīmola druka pētījumi.
· Vērtība: nodrošina, ka lodētā maska aizsargā vados no oksidācijas un zīmola druka palīdz turpmākā komponentu montāžā un kļūdu meklēšanā.

Pēcurbuļu/viju pārbaude
· Mērķis: Pārbaudīt uzurbuļotās caurules un vijas, lai noteiktu mehānisko precizitāti.
· Atdetektētie defekti: Neatbilstoši novietotas caurules, pārāk lielas/mazas vijas, aizsprostotas vijas (nejauša bloķēšana) un trūkstošas vijas.
· Vērtība: Nodrošina uzticamas savienojumu starp slāņiem daudzslāņu PCB.

AOI pielietojums SMT montāžas procesā
SMT ir PCBA ražošanas kodols, un AOI tiek izmantots trīs galvenos posmos, lai pārbaudītu komponentu novietošanu un lodēšanas kvalitāti.

AOI pirms atkausēšanas
· Laiks: Pēc tam, kad pick-and-place mašīnas uzstāda komponentus, pirms plates ieejas atkausēšanas krāsnī.
· Mērķis: Pārbaudīt komponentu novietošanas precizitāti pirms lodēšanas—tas ir visefektīvākais posms defektu novēršanai.

Atdetektētie defekti:
Komponentu problēmas: Trūkstoši komponenti, papildus komponenti, nepareiza komponenta tips/vērtība, apgriezta polaritāte.
Uzstādīšanas problēmas: Komponentu nobīde, pagrieziens ārpus pieļaujamās robežas, pacelti vadi, un komponenti, kas nav pareizi uzstādīti uz kontaktlaukumiem.
Vērtība: Novērš defektīvu plates iekļūšanu karsēšanas krāsnī, samazinot lodēšanas atkritumus un pārlodēšanas darbu.

AOI pēc karsēšanas
Laiks: Uzreiz pēc tam, kad plate iziet no karsēšanas krāsns (plašāk izmantotais AOI scenārijs SMT).
Mērķis: Pārbaudīt lodējumu kvalitāti un komponentu integritāti pēc lodēšanas.

Atdetektētie defekti:
Lodējuma defekti: Lodēšanas tiltiņi (īssavienojumi starp kontaktlaukumiem), nepietiekams lodējums, pārmērīgs lodējums, auksts lodējums (sliktāka saistīšanās), zārka efekts (komponenta noslīkšana) un lodēšanas bumbiņas.
Komponentu bojājumi: Plaisājuši mikroshēmu korpusi, saliekti vadi no augstas temperatūras karsēšanas procesā un pārvietoti komponenti.
Vērtība: Nodrošina, ka lodējumi atbilst IPC standartiem un novērš uzticamības problēmas gala produktos.

AOI pēc montāžas
Laika moments: Pēc caursvītņu komponentu manuālās ievietošanas (ja piemērojams) un funkcionalitātes testēšanas.
Mērķis: Veikt visaptverošu galīgo pārbaudi pilnībā montētai PCBA.
Atradītās kļūdas: Trūkstoši caursvītņu komponenti, nepareiza rokas lodēšana, bojāti savienotāji un atlikušais kausēklis vai piesārņojums uz plates virsmas.
Vērtība: Kalpo kā pēdējās kvalitātes vārti pirms piegādes, nodrošinot, ka tikai kvalificēti produkti sasniedz klientus.

Specializēti pielietojuma scenāriji augstas uzticamības nozarēs

Priekš nozārēm ar stingrām kvalitātes prasībām, AOI tiek pielāgots konkrētām vajadzībām:

· Automobiļu elektronika: 3D AOI tiek izmantots, lai pārbaudīt PCBA dzinēju vadības blokiem (ECU) un ADAS sistēmām, fokusējoties uz lodējumu koplapumu un komponentu uzticamību augstās temperatūras apstākļos.
· Medicīnas ierīces: AOI verificē PCBA mākslīgajiem sirds ritma regulatoriem, diagnostikas iekārtām utt., nodrošinot nulles kļūdu līmeni, lai atbilstētu FDA un ISO 13485 standartiem.
· Aeroespials un Aizsardzība: Augstprecīza 3D AOI pārbauda miniatūras, augstas blīvuma PCBA avionikai, atklājot mikrodefektus, kas ārkārtējos apstākļos var izraisīt sistēmas sabrukumu.